Sayılması zor fakat karar vermesi kolay bir polinom var mı?


15

Her monoton aritmetik devre , yani bir devresi, negatif olmayan tamsayı katsayılarıyla bazı çok değişkenli polinom x_n) hesaplar . Bir polinom verildiğinde devreF ( x 1 , … , x n ) f ( x 1 , … , x n ){+,×}F(x1,…,xn)f(x1,…,xn)

  • değerlerini hesaplar ise tüm tutan ; F ( a ) = f ( a ) a ∈ N nfF(a)=f(a)a∈Nn
  • sayımları ise tüm tutan ; F ( a ) = f ( a ) a ∈ { 0 , 1 } nfF(a)=f(a)a∈{0,1}n
  • karar eğer tam olarak ne zaman için tüm tutan . F ( a ) > 0 f (fF(a)>0a ∈ { 0 ,f(a)>0a∈{0,1}n

Devre boyutu boşluğu "hesaplar / sayımlar" üstel olabileceğini gösteren açık polinom (hatta çok satırlı) biliyorum . Benim sorum "sayım / karar" boşluğu ile ilgilidir.f

Soru 1: devreleriyle karar vermekten katlanarak daha zor olan herhangi bir polinom bilen var mı? { +f{+,×}

Olası bir aday olarak, değişkenleri üzerindeki grafiğinin kenarlarına karşılık gelen PATH polinomu ve her , düğüm düğüm basit bir yola karşılık gelir . Bu polinom edilebilir karar boyutuna sahip bir devre , mesela, Bellman-Ford dinamik programlama algoritması uygulanması ve her olduğunu göstermek için nispeten kolaydır -Devre işlem YOL mutlaka boyutu . { 1 , …Kn1 n{1,…,n}1nKn{O(n3){+,×}2Ω(n)

Öte yandan, PATH sayımı yapan her devre PATH problemini çözer , yani K_n'nin karşılık gelen - giriş alt belirtilen to- yollarının sayısını sayar . Bu, P -tamamlanmış bir sorundur . Bu yüzden hepimiz PATH'ın herhangi bir sayım polinom büyüklüğünün sirkülasyonuna sahip olamayacağına "inanıyoruz" . "Tek" sorun bunu kanıtlamaktır ... 1 n 0 1 K n#1n01Kn#{+,×}

İlgili bir Hamilton yolu polinomu HP'sini sayan her devresinin üstel boyut gerektirdiğini gösterebilirim . Bu polinom denk gelir monomials -to- n de yolları K , n tüm düğümlerin ihtiva etmektedir. Ne yazık ki, indirgeme bölgesinin # için HP # Valiant Path Vandermonde matrisin tersini hesaplamak için gereklidir, ve bu nedenle tarafından uygulanan edilemez { + , x } -Devre.1{+,×}1nKn##{+,×}

Soru 2: Herkes bir gören var monoton azaltılmasını için HP # PATH? ##

Ve sonunda:

Soru 3: P sınıfının "monoton bir versiyonu" hiç dikkate alındı ​​mı? #

Not : Çok sınırlı bir devre sınıfından bahsettiğime dikkat edin: monoton aritmetik devreler! Sınıfına ise , Soru 1 hiç sormaya sadece haksızlık olur -circuits: daha alt sınır daha büyük böyle devreler için, belirli bir polinom hesaplamak için gerekli zaman bile içindeki tüm girdilerde bilinir. Ayrıca, bu tür devrelerin sınıfında, Soru 1'in "yapısal bir analogu" - çok boyutlu ile karar verilebilen P-tamamlanmış polinomlar var mı?{+,−,×}Ω(nlog⁡n)Rn#{+,−,×}-circuits? - olumlu cevap var. Örneğin, kalıcı PER polinomu PER . =∑h∈Sn∏i=1nxi,h(i)

EKLENDİ: Tsuyoshi Ito 1. soruya çok basit bir numara verdi. Yine de Soru 2 ve 3 açık kalır. PATH sayma durumu, hem standart bir DP problemi hem de # P-complete olduğundan kendi başına ilginçtir.


2
Soru 1'e gelince, sayılması zor bir polinom için 1 eklemeye ne dersiniz?
— Tsuyoshi Ito

2
Üç sorunuz üç ayrı soru olacak kadar farklı görünmektedir.
— David Richerby

Korkarım sadece aritmetik devrelerde sabitleri yasaklayarak önemsiz örneklerden kaçınamazsınız. Başlangıçta 0 alan, sayılması zor bir polinoma x_1 +… + x_n eklemeye ne dersiniz? (Dahası, sabitleri yasaklarsanız, başlangıçta sıfır olmayan bir değer alan bir polinomu temsil edemezsiniz.)
— Tsuyoshi Ito

"#P teorisinde" olduğu gibi, "karar" altında "en az bir çözüm var" diyoruz. Ve sabitler çözüm değildir (genellikle). ' Bilirsiniz, burada kaygan bir yamaçtasınız. Soru 1'in #P muadilini düşünün: #R # P-tamamlanmış ancak #R (x)> 0 olup olmadığına karar vermek kolaydır, R∈FNP ilişkilerine bir örnek verin. Eşleştirme demeye cazip gelebiliriz, ancak bu aşırı bir iştir. 3SAT'a önemsiz bir çözüm eklemek gayet iyi çalışıyor ve önceki yorumum buna benziyor. (daha fazla)
— Tsuyoshi Ito

1
@Tsuyoshi Ito: Basit hileniz (tüm değişkenlerin toplamını çok sayıdaki polinomlara ekleyin) aslında Soru 1'e (belirtildiği şekilde) cevap verir. Cevap olarak koyabilir misiniz?
— Stasys

Yanıtlar:


7

(OP'nin talebine yanıt olarak yorumlarımı cevap olarak gönderiyorum.)

Soru 1'e gelince, f n : {0,1} n → ℕ aritmetik devresi üstel boyut gerektiren bir fonksiyon ailesi olsun. Daha sonra f n +1 de öyle, ancak f n +1 önemsiz monoton aritmetik devre ile karar vermek kolaydır. Monoton aritmetik devrelerde sabitlerden kaçınmayı tercih ederseniz, f n : {0,1} n → ℕ, f n için aritmetik devre üstel boyut ve f n (0,…, 0) gerektirecek şekilde bir işlev ailesi olsun. = 0 ve f n + x 1 +… + x n düşünün .


Güzel bir cevap, teşekkürler!
— Stasys
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.